Estudio de flujo comprensible a través de tuberías

Abstract

El flujo comprensible implica variaciones de densidad en dos secciones diferentes del fluido, debido a cambios de presión y temperatura. Para su estudio se considera un flujo unidimensional, en el cual las propiedades del fluido son uniformes sobre cualquier sección de la tubería variando solo con la longitud, simplificando de este modo los métodos de cálculo para una gran variedad de problemas prácticos, en el campo de la ingeniería. Se considera que el flujo compresible se comporta como tal, cuando el número de Mach es M>0.2 para Mach menores que este valor, Puede asumirse como flujo incompresible, sin introducir error apreciable. Tiene su aplicación en el transporte de fluidos, transporte de gas natural a grandes distancias en sobre calentadores de vapor en plantas térmicas, etc. En este trabajo se analizará primeramente los efectos que producen la fricción de la pared de la tubería, en las propiedades del fluido, sin considerar la transferencia de calor, la diferencia de niveles, etc. Tal como el caso de la línea principal de transporte de vapor en una planta térmica. Luego se tomará en cuenta la transferencia de calor que existe entre el fluido y el medio externo, como un parámetro principal en el cambio de propiedades, tal como se presenta sobre calentadores, etc. Seguidamente se considera un flujo que involucra tanto la transferencia de calor como la fricción, asumiendo que se trata de un flujo a temperatura estática constante. Bajo esta forma se analiza el transporte de gas natural en grandes distancias que por su longitud es antieconómico aislar térmicamente la tubería, además de transportar grandes volúmenes a bajas presiones y velocidades. Finalmente se hace un estudio del fenómeno de choque normal que se producen en tuberías y el cambio constante de propiedades que observa el fluido, las ecuaciones que rigen tales cambios y la influencia de la fricción y la transferencia de calor en este proceso.